[发明专利]断电无泄漏平衡油缸

说明书

技术领域

本发明涉及一种数控机床龙门加工中心的部件，特别是一种断电无泄漏平衡油缸。

背景技术

龙门加工中心用于对大型零件进行粗精加工，具有承重力强、行程大、精度高等特点，可以进行铣、镗、钻、攻等各种工序，只需一次装夹就可以按顺序完成多道工序，也可以对大型模具进行三维加工，效率高，加工精度好。龙门加工中心的主轴头安装在滑枕下端，滑枕安放于滑板内部，由伺服电机经滚珠丝杠传动沿导轨上下运动，完成Z轴切削加工进给。由于滑枕的Z轴进给为垂直向下方向，滑枕和主轴头及传动机构的自重与Z轴进给力方向相同，而与Z轴切削抗力方向相反，这样切削抗力大小的变化会导致进给力方向的变化，不利于保持进给力的相对稳定，对Z轴进给运动的平稳性产生很大影响。另外，该自重对伺服电机的运动负荷影响也很大，当滑枕向上运动时，电机需要克服该自重，会明显导致电机负荷过大甚至超负荷，同时也加剧Z轴传动丝杠及轴承的磨损。因此，必须对滑枕及主轴等的自重进行平衡，以消除对Z轴进给平稳性和电机负荷以及丝杠磨损的影响。

Z轴滑枕平衡机构通常使用平衡油缸来进行平衡动作。目前常用的平衡油缸，由油缸筒、活塞杆和油缸前、后盖组成，油缸筒重直方向固定在机床滑板上，活塞杆通过滑枕连接板与滑枕相联。机床工作时，压力油进入油缸筒中，推动活塞、带动滑枕相对油缸筒向上运动，油压力的大小与滑枕和主轴等自重的大小相当，方向相反，使得滑枕所受合力为零，以此抵消自重的影响，达到滑枕平衡的效果。当滑枕向上运动时，压力油及时充入油缸筒，维持油压不变，推动活塞杆仍然顶住滑枕连接板，继续将油压力作用在其上以平衡自重。当滑枕向下运动时，多余的压力油从油缸筒中回到液压站，但油压仍然维持不变，仍然顶住活塞杆和滑枕连接板，同样将油压力作用在其上以平衡自重。如果机床在工作中一旦断电，一方面Z轴伺服电机制动器立即抱紧电机轴及丝杠以防止滑枕下蹿，另一方面，平衡油路截止阀失电处于截止状态，阻断平衡油路，防止平衡油缸里的压力油流回油箱导致油缸失压，以此来保持油缸原有压力，这样仍然可以抵消滑枕自重，维持滑枕的位置不变。

上述现有的平衡油缸，虽可对滑枕和主轴的自重进行抵消平衡，但当机床一旦断电时，由于油缸以及平衡油路、截止阀等均为液压控制，仍存在有下列不足：

1、由于机床断电后电机制动器抱紧电机轴需要一定的时间，而截止阀失电截止油路也需要一定的时间，在此过程中一部分油会回流到油箱中，油缸压力会有一定下降，使平衡力产生缺失，这样，当电机制动器抱紧电机轴时，滑枕仍会由于自重而已经产生一定量的下蹿，刀具会破坏工件表面。

2、当机床处于长期停电状态时，平衡油路中截止阀的结构决定了一直存在微量泄漏，这样平衡油缸的油压会不断地处于下降状态，平衡力会越来越小，这样就会导致滑枕不断地缓慢下滑，使得机床滑枕的原位改变，给机床的后续使用带来很大的不便和安全隐患。平衡油路中虽可增加蓄能器来补充液压油的压力，但仍不能从根本上解决问题。

发明内容

本发明为了克服上述缺点，提供一种断电无泄漏平衡油缸，在现有平衡油缸的基础上，增加一个补偿装置，以确保机床在断电时，在弹簧力的作用下，一方面，立即封堵平衡油缸的油腔E以防油压缺失；另一方面，同时再给平衡油缸的油腔E补充一个附加的压缩力，保证平衡油缸拥有足够、稳定的液压力，使滑枕不下蹿。

本发明的技术解决方案，包括油缸筒6和活塞杆4，油缸筒6与机床滑板22相联，活塞杆4与机床滑枕连接板24相联，其特征在于：油缸筒6的尾端还设有补偿装置，其补偿装置包括补偿油缸体15、活塞16、推杆12、堵杆9、大弹簧13、小弹簧19、中间筒体14和限位套20；堵杆9套于推杆12外侧，并置于中间筒体14和补偿油缸体15内；位于中间筒体14内的堵杆9上套有大弹簧13，位于补偿油缸体15中的堵杆9上套有活塞16，推杆12的尾部设有小弹簧19和限位套20，小弹簧置于限位套20中；中间筒体14和补偿油缸体15联接成一体，并可与油缸筒6相联接。

堵杆9上设有槽孔，推杆12上设有通孔，推块10在推杆12上的通孔和堵杆9上的槽孔中径向穿过，使推杆12与堵杆9活动相联。

推杆12的尾部与限位套20螺纹联接。

大弹簧13的最大作用力大于小弹簧19。